etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

Chapitre III : Etude expérimentale des effets non stationnairesélectronique lorsque celui-ci est loin de sa limite balistique. Pour mieux saisir les limites des modèlesbasés sur la méthode des moments, 5 diodes dopées à 10 16 at/cm 3 vont être comparées à V DS =1V. Une diode de 1micron : Caractéristique du transport stationnaire. Une diode de 400nm : Caractéristique du transport stationnaire avec saturation en vitesse. Une diode de 150nm : Caractéristique du transport non stationnaire uniquement. Une diode de 30nm : Caractéristique du transport quasi-balistique. Une diode Balistique de 30nm : Caractéristique du transport balistique.Pour chacune d’entre elle, la fonction de distribution en 1D est tracée en différents points caractéristiquesdu canal (v x , direction du transport) sur les Figure III- 61 à Figure III- 69. Analysons les : La diode de 1micron : Quelle que soit la position, la fonction de distribution s’apparente à unemaxwellienne déplacée dont le décalage en vitesse correspond à la vitesse moyenne des porteurs.Le champ électrique étant faible, la notion de mobilité est valable. La température extraite parcalibrage de la fonction de distribution issue des simulations Monte Carlo donne une températurede 350K. (La température n’est pas exactement de 300K, même en stationnaire ! ☺.) De plus, fn’est pas une gaussienne parfaite, il y a déjà un effet de transport différent pour les porteurs àmasse transverse et pour ceux à masse longitudinale. L’énergie au milieu du canal est d’environ70meV.Fonction de distribution (A.U.) .0,0180,0160,0140,0120,010,0080,0060,0040,0020-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10Vitesse (1e5m/s)Vitesse (1e5m/s) .0,80,70,60,50,40,30,20,100 200 400 600 800 1000Position de le long de la diode (nm)Figure III- 61 : Fonction de distribution à la position x=512nm.f peut s’apparentée à une maxwellienne déplacée. Illustration surla diode de 1micron à V DS =1V.Figure III- 62 : Vitesse des porteurs dans la diode de 1µm àV DS =1V. La vitesse est proportionnelle au champ. La notion demobilité est valable.La diode de 400nm : Quelle que soit la position (excepté au sommet de la barrière), la fonctionde distribution est une maxwellienne déplacée dont la température électronique augmente au fil ducanal. La température extraite au milieu du canal est de 900 K. Le décalage correspond à la vitessemoyenne qui correspond à la vitesse de saturation v sat =9,2 x10 4 m/s. Le transport en régime desaturation car le nombre d’interactions est grand et le champ ne croit pas assez fortement pourfaire apparaître un régime de survitesse.- 114 -